2019年5月20日，第20個(gè)“世界計(jì)量日”，新國(guó)際單位制體系將在這天正式生效。至此，國(guó)際單位制全面進(jìn)入量子時(shí)代。
　　國(guó)際單位制（SI）是從“米制”發(fā)展起來(lái)的國(guó)際通用的測(cè)量語(yǔ)言，是人類描述和定義世間萬(wàn)物的標(biāo)尺。“時(shí)間單位‘秒’、長(zhǎng)度單位‘米’、質(zhì)量單位‘千克’、電流單位‘安培”、溫度單位‘開(kāi)爾文’、物質(zhì)的量單位‘摩爾’和發(fā)光強(qiáng)度單位‘坎德拉’，這7個(gè)單位是SI的基本單位，由它們可以組合導(dǎo)出國(guó)際單位制規(guī)定的其他單位，如力的單位‘牛頓’，頻率的單位‘赫茲’等。”中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)計(jì)量院”）相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說(shuō)。
　　“2018年11月16日，看似平淡的一天，計(jì)量史上發(fā)生了一件大事。國(guó)際單位制中的‘千克’‘開(kāi)爾文’‘安培’‘摩爾’的定義被改變了。”中國(guó)計(jì)量院院長(zhǎng)方向說(shuō)。他作為中國(guó)代表團(tuán)成員參加了在巴黎舉辦的第26屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)。這次大會(huì)通過(guò)了“修訂國(guó)際單位制”的決議。
　　以實(shí)物為基準(zhǔn)向各國(guó)傳遞量值，已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)精確測(cè)量的要求，科學(xué)家們一直在努力尋求用一種全球一致的“自然常數(shù)”取代實(shí)物基準(zhǔn)。在全球計(jì)量學(xué)家的不懈努力下，國(guó)際單位制7個(gè)基本單位中的實(shí)物基準(zhǔn)，逐步被以量子物理為基礎(chǔ)的自然基準(zhǔn)所取代，準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性得到了大幅度的提高。
　　在1967年召開(kāi)的第13屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上，科學(xué)家用銫原子的基態(tài)能級(jí)躍遷重新定義了“秒”，標(biāo)志著“秒”進(jìn)入量子化時(shí)代。這種重新定義“秒”的銫原子鐘，既沒(méi)有指針，也沒(méi)有齒輪，只有激光束、光學(xué)鏡組和銫原子氣。
　　在“秒”完成了量子化定義后，第二個(gè)被重新定義的基本單位是“米”。1983年，第17屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上引入了光速常數(shù)，并利用了已經(jīng)完成量子化定義的“秒”，重新定義了“米”。
　　“時(shí)間和長(zhǎng)度的基本單位完成了量子化定義，極大地提高了測(cè)量精度，擴(kuò)大了測(cè)量范圍。”方向說(shuō)。他表示，隨著計(jì)量科學(xué)的不斷發(fā)展，高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航定位，電子芯片和納米材料，都已融入我們的生活。
　　100多年以來(lái)，“1千克”這一質(zhì)量單位是由一個(gè)直徑和高度同為39毫米的鉑銥合金圓柱體定義的，它叫做“國(guó)際千克原器”，外號(hào)為“大K”。但經(jīng)不住歲月的侵蝕，這件原器可能質(zhì)量發(fā)生了漂移，早已不再是最初的“1千克”了，已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代精密測(cè)量的要求。科學(xué)家們讓國(guó)際千克原器“大K”卸任，以量子力學(xué)中用于計(jì)算光子能量的普朗克常數(shù)作為新標(biāo)準(zhǔn)重新定義“千克”。
　　在溫度單位“開(kāi)爾文”的重新定義過(guò)程中，準(zhǔn)確測(cè)量玻爾茲曼常數(shù)是成功的前提。中國(guó)計(jì)量院“溫度單位重大變革關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年努力，得到了全球最好的測(cè)量值，為這一革命性的創(chuàng)新活動(dòng)作出了巨大貢獻(xiàn)，系列成果獲得了2018年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
　　與國(guó)際單位制有關(guān)的基礎(chǔ)前沿研究一直是中國(guó)計(jì)量院科研工作中的一個(gè)重點(diǎn)。在安培、摩爾、坎德拉的量子化變革中，他們也作出了中國(guó)貢獻(xiàn)。
　　隨著人類認(rèn)識(shí)自然能力的提高，計(jì)量科學(xué)還將繼續(xù)向前不斷探索。計(jì)量工作者的目標(biāo)是什么呢？“讓不確定度越來(lái)越小，由0.1變成0.01、0.001……離追求目標(biāo)越來(lái)越近，但永遠(yuǎn)達(dá)不到終點(diǎn)，沒(méi)有止境，驅(qū)使你永遠(yuǎn)往前去走，這也是計(jì)量科學(xué)的魅力。”方向說(shuō)。栗世民 文并攝